JPH02120904A - プラントシミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば原子力発電プラントのプラントの動
きを実時間によりシミュレーションし、そのシミュレー
ション状態を表示装置に表示するプラントシミュレーシ
ョン装置に関する。

（従来の技術） 一般に、プラントシミュレーション装置は、原子力発電
プラント等のプラントの設計を行う場合の制御系の評価
等に用いられる。このようなプラントシミュレーション
装置は主としてプラントの物理事象を模擬するダイナミ
ックモデル部と、このダイナミックモデル部の計算結果
をＣＩ？Ｔ等の表示装置に表示する画面表示部とがら構
成されている。

ダイナミックモデル部は、通常物理式に従ってＦ　ＯＲ
Ｔ　ＲＡ　Ｎ等のプログラムにより記述される。さらに
、このダイナミックモデル部には、制御ブロック図を基
にプラントの制御系がＦＯＲＴＲＡＮ等のブロダラムに
より記述されている。

ところで、新規に制御系を作成したり、制御系を変更す
る場合は、ダイナミックモデル部に組み込まれている制
御系のプログラムを修正する必要がある。また、シミュ
レーション中に制御系の詳細監視をするためには、各制
御系の詳細監視画面の表示プログラムを画面表示部に作
成する必要がある。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来のプラントシミュレーション装置
においては、新しい制御系を作成したり、既にある制御
系を変更する場合、ダイナミ・ンクモデル部に組み込ま
れている制御系のプログラムを修正しなければならず、
制御系の詳細監視画面を表示するためには、各制御系の
表示プログラムも作成しなければならない。しかしなが
ら、このようなプログラムの作成・変更には、多大な労
力と時間とを要するという問題があった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、プラントの制御系と制御系の詳細監視のための画面を
、迅速・容易に作成・変更することができ、従来に較べ
て操作性の向上を図ることのできるプラントシミュレー
ション装置を提供しようとするものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、プラントの物理事象を模擬するダイ
ナミックモデル部と、このダイナミックモデル部の１１
′３３結果を表示装置に表示する画面表示部とを備えた
プラントシミュレーション装置において、制御ブロック
図を編集する画面編集手段と、前記画面編集手段の出力
データから制御系評価用データと制御系監視画面データ
を作成する評価・監視画面データ生成手段と、前記制御
系評価用データと前記ダイナミックモデル部の初期値か
ら制御系の初期値を計算する制御系初期値計算手段と、
前記制御系評価用データと前記ダイナミックモデル部の
計算結果から制御系の出力値を計算する制御系出力値計
算手段と、前記制御系監視画面データと前記制御系出力
値計算手段の計算結果から制御系の監視画面を表示する
監視画面表示手段とを備えたことを特徴とする。

（作用） 上記構成の本発明のプラントシミュレーション装置では
、画面編集手段により制御ブロック図を作成・変更する
ことによって、評価・監視画面データ生成手段を介して
制御系の評価用データおよび制御系の詳細監視画面の画
面データを作成・々更することができ、これらのデータ
を基に制御系初期値計算手段と制御系出力値計算手段に
よるプラント制御系の模擬と制御系監視画面表示手段に
よるプラント制御系監視画面の表示を行うことができる
。

したがって、画面編集手段により制御系プロ・ンク図を
作成・変更するだけで、プラントシミュレーション装置
が模擬する制御系と画面表示部が表示する制御系詳細監
視画面を容易に作成・変更することができる。

（実施例） 以下、本発明のプラントシミュレーション装置の一実施
例を図面を膠照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のプラントシミュレーション
装置の構成を示すもので、図において符号１は画面編集
手段を示している。

この画面編集手段１には、キーボード２、マウス３およ
び表示装置４が接続されており、後述するように編集用
画面を表示装置４に表示しながらキーボード２とマウス
３によって制御ブロック図の編集を行うことができるよ
う構成されている。

また、この画面編集手段１には、制御ブロック図面面デ
ータファイル５が接続されており、画面編集手段１によ
り編集された制御ブロック図の画面データは、この制御
ブロック図面面データファイル５に出力され格納される
。

また、制御ブロック図面面データファイル５には、評価
・監視画面データ生成手段６が接続されており、この評
価・監視画面データ生成手段６には、評価用データファ
イル７と画面表示用データファイル８が接続されている
。そして、評価・監視画面データ生成手段６は、制御ブ
ロック図面面データファイル５に格納された制御ブロッ
ク図の画面データから制御系評価用データと制御ブロッ
ク図の画面表示用データを生成し、これらのデータはそ
れぞれ評価用データファイル７と画面表示用データファ
イル８に出力され格納される。

さらに、上記評価用データファイル７には、初期値計算
手段９と出力値計算手段１０が接続されており、これら
の初期値計算手段９と出力値計算手段１０は、プラント
データテーブル１１を介して原子力発電プラントの物理
事象を模擬するダイナミックモデル部１２に接続されて
いる。そして、初期値計算手段９は、評価用データファ
イル７に格納された制御系評価用データを基に、プラン
トデータテーブル１１に出力されたダイナミックモデル
部１２の初期値から制御系の初期値を計算し、プラント
データテーブル１１に出力する。また、出力値計算手段
１０は、評価用データファイル７に格納された制御系評
価用データを基に、プラントデータテーブル１１に出力
された制御系の初期値とダイナミックモデル部１２の計
算結果から制御系の出力値を計算し、プラントデータテ
ーブル１１に出力す°る。

一方、上記画面表示用データファイル８には、監視画面
表示手段１３が接続されており、この監視画面表示手段
１３は画面表示用データファイル８に格納された制御ブ
ロック図の画面表示用データを基に、プラントデータテ
ーブル１１に出力された制御系の計算値から制御ブロッ
ク図の監視画面を表示装置４に表示する。

さらに、表示装置４には、プラントデータテーブル１１
の出力値により、制御ブロック図以外の画面、たとえば
トレンド画面等を表示するための画面表示部１４が接続
されてプラントシミュレーション装置が構成されている
。

第２図は、上記構成のこの実施例のプラントシミュレー
ション装置における画面編集手段１により表示装置４に
表示される制御ブロック図の編集用画面の一例を示すも
のである。

この編集用画面は、編集作業の選択用パネルとしての作
業選択パネル１５と、編集する制御ブロック図を表示す
る制御ブロック図表示部１６と、積分器の積分時間、・
人力ノードにリンクされるプラントデータ等のノードの
内部データを編集する内部データ表示部１７とから構成
されている。

作業選択パネル１５は、画面の編集機能の選択を行う部
分であって、表示する積分器、加算器等のノードの配置
・移動、結線の生成・削除等を選択することができる編
集機能選択ボタン１８と、制御ブロック図面面データフ
ァイル５に格納されている制御ブロック図を制御ブロッ
ク図表示部１６に表示させる画面データ呼出ボタン１９
と、編集後の制御ブロック図を制御ブロック図面面デー
タファイル５に保存させる画面データ保存ボタン２０と
が設けられている。

また、制御ブロック図表示部１６には、画面編集の際に
配置するノードを選択するためのノード選択メニュー２
１が設けられている。なお、２２はマウスカーソルであ
り、このマウスカーソル２２はマウス３を操作すること
により、画面上を自由に移動することができる。

次に画面編集手段１の処理について説明する。

画面編集手段１では、制御ブロック図をノードと線分の
データに分けて保持している。ノードのデータは次のよ
うなデータから構成されている。

（１）制御ブロック図に含まれるノードの数Ｎ（２）ノ
ードの種別名称 （３）ノードの位置（ｘｙ座標） （４）ノードの大きさ（幅と高さ） （５）ノードの人力点数 （６）ノードの各入力点に接続された線分の番号（ア）
ノードの出力点に接続された線分の番号（８）ノードの
内部データ なお、（２）〜（８）は（１）のノードの数Ｎたけある
。線分のデータは以下のデータから構成される。

但し、ここで線分とはノード間を結ぶ結線を構成する１
つの直線を言う。

（９〉制御ブロック図に含まれる線分の数Ｍ（１０）線
分の位置（ｘｙ座標） （ｉｉ）線分の長さ （１２）線分の始点側に接続されたノードの番号（１３
）線分の終点側に接続されたノードの番号（１４）線分
の始点側に接続された線分の番号（１５）線分の終点側
に接続された線分の数（１６）線分の終点側に接続され
た各線分の番号なお、（１０）〜（１６）は線分の数Ｍ
だけある。

まず、編集機能を選択する場合、作業選択パネル１５上
の編集機能選択ボタン１８にマウスカーソル２２を持っ
て行きマウス３のボタンをクリックする。マウスボタン
をクリックすることにより、マウスカーソル２２の座標
が入力され、その座標より選択した編集機能が識別され
る。編集機能が識別されると画面編集手段１が保持して
いる選択機能番号が更新される。なお、作業選択パネル
１５で画面データ呼出ボタン１９が選択された場合、制
御ブロック図面面データファイル５からデータを人力し
、画面編集手段１が保持しているノードおよび線分のデ
ータに値を設定し、そのデータを基に制御ブロック図を
表示する。また、画面データ保存ボタン２０が選択され
た場合、画面編集手段１が保持しているノードおよび線
分のデータを制御ブロック図面面データファイル５に出
力し、格納する。

実際の制御ブロック図の編集は制御ブロック図表示部１
６上でマウス３とキーボード２により行イつれる。ここ
での処理は、現在設定されている機能選択番号により以
下に分かれる。

（Ｉ）ノードに配置 マウス３のボタンのクリックによりノード選択メニュー
２１を表示する。そのメニューから配置ノードを選択す
ると選択されたノードの種別名称が人力される。そして
、選択ノートの配置位置にマウスカーソル２２を動かし
マウスボタンをクリックし、配置位置の座標を入力する
。入力されたノードの種別名称と配置位置および人力種
別に対応するノードの大きさを、画面編集手段１が保ｊ
−１１しているノードデータに設定し、ノードの数Ｎカ
ウントアツプし、入力された位置に選択されたノードを
表示する。

（ＩＩ）ノードの移動 制御ブロック図表示部１６に表示されているノードにマ
ウスカーソル２２を移動し、マウスボタンをクリックす
るシマウスボタンをクリックすることにより、その座標
が入力されるので、その入力座標から選択されたノード
を識別する。ノードの識別は、画面編集部１が保持して
いる全てのノードに対して、その位置と大きさのデータ
から入力された座標がノードの表示部に入っているか否
かをチエツクすることにより行われる。次に、移動する
位置にマウスカーソル２２を移動し、マウスボタンをク
リックして移動座標を入力する。人力された座標を選択
されたノードの位置に変更し、前の位置に表示されてい
たノードを消去し、新しい位置のノードを表示する。

（ＩＩＩ）ノードの削除 マウスボタンのクリックにより削除するノードを選択す
る。ここでの処理は、（■）ノードの移動の移動ノード
の選択と同じである。選択されたノードが識別されたな
らば、画面編集手段１が保持しているノードデータをク
リアーし、ノードの数Ｎをカウントダウンした後、制御
ブロック図表示部１６に表示されているノードを消去す
る。なお、削除されたノードに接続されていた線分の接
続ノードの番号はクリアーされる。

（ＩＶ）ノードの内部データの編集 マウスボタンのクリックにより内部データを編集するノ
ードを選択する。ここでの処理は、（ＩＩ）ノードの移
動の移動ノードの選択と同じである。

選択されたノードが識別されたならば、そのノードが有
している内部データを内部データ表示部１７に表示する
。内部データ表示部〕７ては、キーボード２により内部
データの編集が行え、編集か終了した後、そのデータを
入力し、選択ノードの内部データを変更する。

（Ｖ）結線の生成 マウスボタンのクリックにより結線を結ぶ２つのノード
と結線の折点を指定する。ここでの始終点ノードの選択
処理は、（ＩＩ）ノードの移動の移動ノードの選択と同
じである。折点を指定したときはそのマウスカーソル２
２の座標を記憶し、ノードの位置と記憶された折点の座
標から複数の線分が生成される。それらの線分の位置と
長さは選択された始終点ノードの位置と記憶された折点
の座標から求まり、画面編集手段１が保持している線分
データに設定され、線分の数Ｍがカウントアツプされ、
制御ブロック図表示部１６にそれらの線分が表示される
。さらに、ノードと線分、線分と線分の接続関係のデー
タ、すなわち、ノードの入出力点に接続している線分の
番号、線分の始終点に接続しているノードまたは線分の
番号がノードおよび線分のデータに設定される。

（Ｖｌ）線分の削除 削除する線分にマウスカーソル２２を移動し、マウスボ
タンをクリックする。マウスボタンをクリックすること
によりマウスカーソル２２の座標が入力されるので、そ
の座標を基に選択された線分を識別する。線分の識別は
、画面編集手段１が保持している全ての線分に対して、
その位置と長さのデータから入力座標が線分と表示位置
と対応しているか否かをチエツクすることにより行われ
る。選択された線分が識別されたならば、その線分のデ
ータをクリアーし、線分の数をカウントダウンして、画
面に表示されている線分を消去する。

なお、削除された線分と接続されていたノードまたは線
分の接続線分の番号はクリアーされる。

上記で説明した処理により、制御ブロック図の編集を行
うことができ、その制御ブロック図のデータが制御ブロ
ック図面面データファイル５に保存される。制御ブロッ
ク図面面データファイル５に保存されるデータは、前述
した画面編集手段１が保持している線分とノードのデー
タである。

次に、第３図を参照して評価・監視画面データ生成手段
６の処理内容について説明する。

まずステップ１０１で、画面編集手段１の出力ファイル
である制御ブロック図面面データファイル５を入力する
。

次にステップ１０２に進み、制御ブロック図に含まれる
全てのノードの入力点がどのノードの出力点と結線で接
続されているのかを求める。実際には、各ノードの入力
点に対して、その接続線分の番号と線分データを基に、
人力点とつながっているノードの番号を検索している。

この後ステップ丁０３に進み、制御ブロック図に含まれ
る全てのノードに工ｔ　してノード評価データを作成す
る。

このステップ１０３の処理では、まず全てのノードに対
してそのノードを評価するのに必要なパラメータと計算
結果を出力するプラントデータテーブル１１上の領域の
位置を作成する。ここでノードを評価するのに必要なパ
ラメータとは、たとえばノードの種別が積分器であれば
積分時間といったものである。このパラメータは画面編
集手段１により入力されたノードの内部データから作成
される。ノードの計算結果を出力するプラントテーブル
１１上の領域の位置は、ノードの評価データを作成する
毎に１つの領域を割り当てることにより決定される。

次に、全てのノードに対して、そのノードの入力信号の
位置を求める。すなわち、ステップ１０２で求めたノー
ドの入力点と結線を介して接続されているノードの番号
より、入力点と接続しているノードの計算結果を出力す
るプラントデータテーブル１１上の領域の位置が設定さ
れる。

このステップ１０３により、以下のようなノード評価デ
ータが作成される。

・ノードの種別番号 ・ノードの入力点数 ・各入力点のプラントデータテーブル１１上の位置 ・計算結果を出力するプラントデータテーブル１１上の
位置 ・ノードのパラメータ（ノードの種別によって異なる） しかる後ステップ１０４に進み、制御ブロック図監視画
面の画面表示用データを作成する。ここで作成される表
示用データは、制御ブロック図を構成するノードと線分
に分けられる。各ノードの表示用データを以下に示す。

・ノードの種別番号 ・ノードの位置 ・ノードの計算結果を出力するプラントデータテ−プル
１１上の位置 ノードの種別番号と位置は画面編集手段１により出力さ
れた画面データより求められる。ノードの計算結果を出
力するプラントデータテーブル１１上の位置はステップ
１０３で求められたものを使用する。各線分の表示用デ
ータを以下に示す。

・線分の始点の位置 ・線分の終点の位置 上記２つのデータは画面編集手段１により出力された画
面データより求められる。

次にステップ１０５に進み、ノードの計算順序を決定す
る。すなわち、評価・監視画面データ生成手段６により
作成された制御系評価データを基に、出力値計算手段１
０が制御系の出力値を正しく計算できるよう上流側から
下流側へとノードの評価順序を決定する。以下に、ノー
ドの評価順序の決定アルゴリズムを示す。

■順序決定ノード数を０とする。

■全てのノードに対し人力点数をチエツクし、入力点数
が０のノードがあれば、順序決定ノード数をカウントア
ツプし、その数をそのノードの評価順序とする。

■全てのノードに対して、評価順序が決定されており、
かつ、下流にノードが接続しているノードを探索する。

そのノードの番号をｉとする。

（１）全てのノードに対し、評価順序が決定されておら
ず、かつ、そのノードの入力点のどれか１つがノードｉ
と接続しているノードを探索する。そのノードの番号を
Ｊとする。

（２）ノードＪの入力に接続されたノードが全て評価順
序が決定されているかまたは、フィードバックされてい
る入力点であるかをチエツクする。もし、そうであるな
らば、順序決定ノード数をカウントアツプし、その数を
ノードＪの評価順序とする。

■順序決定ノード数がノード数と等しければ終了する。

さもなければ、■に戻る。

なお、ノードの入力点がフィードバックされている入力
点か否かのチエツクは、入力点に接続されたノードを順
に遡っていき、そのノード自身が現れるか否かを調べる
ことにより行われる。

この後ステップ１０６に進み、ステップ１０３で作成さ
れたノードの評価データをステップ１０５で求めた評価
順序に従い評価用データファイル７に出力する。

しかる後ステップ１０７に進み、ステップ１０４で作成
したノードと線分の表示用データを画面表示用データフ
ァイル８に出力し、処理を終了する。

次に、初期値計算手段９の動作について説明する。

まず、初期値計算手段９は、評価・監視画面データ生成
手段６から出力された各ノードの評価データを評価用デ
ータファイル７から入力する。

次に、全てのノードの入出力点の値をノードの出力値と
しては現れない数に設定する。これは、ノードの入出力
点の初期値が確定されたか否かを判定するために用いら
れる。

次に、ダイナミックモデル部１２の初期値をプラントデ
ータテーブル１１に設定する。そして、全てのノードの
入出力点の初期値が決定されるまで、ノードの種別に対
応した初期値決定ルーチンをコールする。

ノードの種別に対応した初期値決定ルーチンは種別によ
り異なるが、各種別に対して次の　２つの決定ルーチン
を用意する。

■ノードの人力点の初期値が全て確定したときに出力値
の初期値を決定する方法。

■ノードの出力点の初期値が確定したときに人力点の初
期値を決定する方法。

上記２つの初期値決定方法を用意することにより、上下
流側のどちらかでも初期値が決定できるようにする。こ
の２つの初期値決定方法を用意した理由は、積分器等の
ノードでは、入力の初期値は必ず０であり、出力値の初
期値は下流側からしか決定されないからである。

次に出力値＝１算手段１０の動作について説明する。

まず、出力値計算手段１０は、評価・監視画面データ生
成手段６から出力された各ノードの評価データを評価用
データファイル７から入力する。

次に、入力されだノードの評価データの順序に従い、各
ノードの出力値を計算する。ノードの出力値の計算は、
そのノードの種別に対応した評価ルーチンをコールする
ことにより行われる。ノードの種別に対応した評価ルー
チンは種別によりかなり異なるが、おおよそ以下のよう
に行われる。

■入力点のプラントデータテーブル１１上の位置データ
から人力点の値を全て求める。

■人力点の値とノードのパラメータ等から出力値を計算
する。

■計算された出力値を出力点のプラントデータテーブル
１１上の位置で示された領域に設定する。

最後に、監視画面表示手段１３の動作について説明する
。

まず、監視画面表示手段１３は、評価・監視データ作成
手段６によって作成された制御ブロック図の画面表示デ
ータを画面表示用データファイル８から入力する。

そして、画面表示データにおけるノード表示デ夕の位置
と種別番号および線分表示データと始終点の位置に従っ
て、対応するノードと線分を指定位置に表示する。ノー
ドに対しては、計算結果を出力するプラントデータテー
ブル１１上の位置データよりそのノードの計算値を求め
、その値を画面上（ノードの右下）に表示し周期的に更
新する。

すなわち、この実施例のプラントシミュレーション装置
によれば、画商編集手段１においてマウス３とキーボー
ド２により制御ブロック図を容易に作成・変更すること
ができ、その画面編集手段１の出力データから、評価・
監視画面データ生成手段６を介して制御系評価データと
制御系詳細監視画面の両面データを作成・変更すること
ができ、この作成されたデータを基に初期値計算手段９
と出力値計算手段１０によるプラント制御系の模擬と監
視画面表示手段１３によるプラント制御系監視画面の表
示を行うことができる。

これにより、プラントシミュレーション装置が模擬する
制御系および制御系監視画面の作成・変更を容易化・迅
速化することができ、作成・変更の労力を軽減するごと
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のプラントシミュレーショ
ン装置によれば、プラントの制御系と制御系の詳細監視
のための画面を、迅速・容易に作成・変更することがで
き、従来に較べて操作性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるプラントシミュレーション装置
の一実施例の構成を示す図、第２図は上記実施例におけ
る画１Ｉｉｌｉ編集手段の制御プロ・ツク図の編集用画
面の一例を示す図、第３図は上記実施例の評価・監視画
面データ生成手段の処理フローを示す図である。 １・・・・・・・・・画面編集手段 ２・・・・・・・・・キーボード ３・・・・・・・・・マウス ４・・・・・・・・・表示装置 ５・・・・・・・・・制御ブロック図面面データファイ
ル６・・・・・・・・・評価・監視画面データ生成手段
７・・・・・・・・・評価用データファイル８・・・・
・・・・・画面表示用データファイル９・・・・・・・
・・初期値計算手段 １０・・・・・・・・・出力値計算手段１１・・・・・
・・・・プラントデータテーブル１２・・・・・・・・
ダイナミックモデル部１３・・・・・・・・・監視画面
表示手段１４・・・・・・・・・画面表示部 出願人　　　　　　日本原子力事業株式会社出願人　　
　　　　株式会社　東芝 代理人　弁理士　　須　山　佐　− ノ ℃ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラントの物理事象を模擬するダイナミックモデ
   ル部と、このダイナミックモデル部の計算結果を表示装
   置に表示する画面表示部とを備えたプラントシミュレー
   ション装置において、制御ブロック図を編集する画面編
   集手段と、前記画面編集手段の出力データから制御系評
   価用データと制御系監視画面データを作成する評価・監
   視画面データ生成手段と、前記制御系評価用データと前
   記ダイナミックモデル部の初期値から制御系の初期値を
   計算する制御系初期値計算手段と、前記制御系評価用デ
   ータと前記ダイナミックモデル部の計算結果から制御系
   の出力値を計算する制御系出力値計算手段と、前記制御
   系監視画面データと前記制御系出力値計算手段の計算結
   果から制御系の監視画面を表示する監視画面表示手段と
   を備えたことを特徴とするプラントシミュレーション装
   置。